二氧化钛 TiO2

介电常数

由于其高介电常数，二氧化钛颜料具有优异的电性能。在测定二氧化钛的一些物理性质时，应考虑结晶方向。例如，金红石型二氧化钛颜料的介电常数随晶体方向的变化而变化。当平行于C轴时，测得的介电常数为180，当与该轴成直角时，测得的介电常数为90。粉末的平均值为114。锐钛矿型的介电常数较低，仅为48。

电导率

二氧化钛具有半导体的特性。并且其电导率随着温度的升高而迅速增加。金红石型钛白粉颜料在20℃时仍为电绝缘体。但加热到420℃时，其电导率增加107倍。稍微降低氧含量，对其电导率会产生特殊影响。电子工业利用陶瓷电容器的导电特性来生产陶瓷电容器和其他电子元件。

硬度

按莫哈斯硬度10分制，金红石型为6～6.5，锐钛矿型为5.5～6.0。因此，为了避免化纤消光时喷丝头的磨损，采用锐钛矿型。

熔点和沸点

由于锐钛矿型和板钛矿型二氧化钛在高温下都会转变为金红石型二氧化钛。只有金红石型才有熔点和沸点。金红石型二氧化钛的熔点为1850℃。熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为（3200±300）K。在这个高温下，二氧化钛有轻微的挥发性。

吸湿性

二氧化钛虽然具有亲水性，但吸湿性不是很强。金红石型的吸湿性比锐钛矿型小。吸湿性与其表面积有一定关系，表面积越大，吸湿性越高。同时，也与表面处理和性能有关。

热稳定性

二氧化钛颜料是热稳定性良好的物质，一般用量为0.01%～0.12%。

钛白粉的粒度分布是C类综合指标，严重影响钛白粉颜料的性能和产品应用性能。因此，讨论遮盖力和分散性可以直接从粒径分布来分析。
影响钛白粉粒度分布的因素比较复杂。首先是水解原始粒径的大小。通过控制和调整水解工艺条件，使原始粒径在一定范围内。其次是煅烧温度。在偏钛酸的煅烧过程中，颗粒经历晶体转变期和生长期。控制适当的温度，使生长的颗粒在一定的范围内。最后是产品的粉碎。雷蒙磨粉机的改造和分析仪转速的调整通常用于控制破碎质量。也可以使用其他粉碎设备，例如万能粉碎机、气流粉碎机和锤片粉碎机。

超亲水表面。 研究表明，TiO2 表面的超亲水性是由于光照条件下其表面结构的变化所致。在紫外光照射下，TiO2会分别形成正三价钛离子和氧空位。此时，空气中的水解离子被氧空位吸收，成为化学吸附水。化学吸附的水可以进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。
表面羟基。 与其他半金属材料的金属氧化物相比，TiO2中Ti-O键的极性较大。吸附在表面的水由于极化而容易离解形成羟基。这种表面羟基可以提高TiO2作为吸附剂和各种单体的性能，并为表面改性提供便利。
表面酸碱特性。 TiO2改性时，常添加Al、Si、Zn等氧化物。当Al或Si的氧化物单独存在时，没有明显的酸性或碱性。然而，当与TiO2结合时，可以制备固体超强酸。
表面电行为。 TiO2颗粒在液体中，特别是极性介质中，会因表面带电荷而吸附相反的电荷，形成扩散双电层，从而增大颗粒的有效直径。当粒子彼此靠近时，它们由于相同的电荷而相互排斥。有利于分散体系的稳定性。例如，Al2O3涂覆的TiO2表面带正电荷，而经SiO2处理的TiO2表面带负电荷。

硫酸法

钛铁粉与浓硫酸进行酸水解反应，生成硫酸氧钛，硫酸氧钛再水解生成偏钛酸。再经煅烧、粉碎，得到二氧化钛产品。该方法可生产金红石型钛白粉和锐钛矿型钛白粉颜料。

优势：采用价格低廉、易得的钛铁矿和硫酸作为原料。工艺成熟，生产设备简单，防腐材料易于解决。

缺点：该工艺流程耗时过长，且只能间歇操作；硫酸和水的消耗量高；产生的废料和副产品较多，从而造成严重的环境污染。

氯化法

使用含钛材料。使氯化高钛渣或人造金红石或天然金红石与氯气反应生成四氯化钛。通过精馏提纯，然后进行气相氧化。快速冷却后，气固分离得到TiO2。由于TiO2吸附一定量的氯，需要通过加热或蒸汽处理将其除去。

工艺简单，但在1000℃或更高温度下进行氯化。存在许多化学工程问题需要解决，例如氯、氯氧化物和四氯化钛的高腐蚀。另外，所用原料特殊，成本比硫酸法高。

氯化生产为连续生产。生产设备的操作灵活性不大，不易调整工艺的启停和生产负荷。但其连续化工艺生产简单，过程控制点少，产品质量易达到最优控制。另外，由于没有经过回转窑煅烧形成的烧结过程，原生TiO2颗粒很容易解聚。所以显然人们习惯于认为氯化二氧化钛的质量要好得多。

优势：工艺流程短，易于扩大生产规模，自动化程度高，能耗相对较低，减少“三废”。同时，还能获得高质量的产品。

缺点：投资额大，设备结构复杂，对材料要求高，需具备耐高温和耐腐蚀性，设备维护困难，研发难度大。

• 应用于溶剂型涂料和水性涂料中，钛白粉不仅起到遮盖和装饰的作用。最重要的是，它可以改善涂料的物理和化学性能，增强化学稳定性，提高遮盖力、脱色力、耐腐蚀性、耐光性和耐候性。同时可以增强涂膜的机械强度和附着力，防止龟裂和脱落，防止紫外线和湿气的渗透，延长物体的使用寿命。
• 与其他常用颜料如锌白、锌钡白等相比，二氧化钛颜料具有颗粒小、均匀、光学稳定性高等优点。无论是遮盖力还是消色力，金红石型钛白粉和锐钛矿型钛白粉的性能都远远优于锌白和锌钡白。
• 用于塑料的二氧化钛颜料具有白度高、消色力大、遮盖力好、化学稳定性好的特点。若代替立德粉，白色颜料用量可减少50%～70%。